近年来随着一次能源的枯竭以及新能源的推广,电动汽车因其具有绿色环保、清洁高效的特点,逐渐走进大众的视野,成为未来汽车行业发展的主要趋势。其中,因具有结构紧凑、传动高效、控制灵活的轮毂驱动电机获得了广泛关注和研究,并且取得了众多优秀的成果。轮毂电机作为电动汽车轮毂驱动系统的关键组成部分,其性能的优劣直接决定驱动系统的动态性能。值得注意的是,外转子永磁游标电机具有结构简单、低速大转矩、高效率的优势。对其拓扑结构、电磁设计与优化及低速大转矩特性进行深入分析研究具有重要的理论意义和工程应用价值。首先针对现有游标电机存在的一些不足,提出一种新型双层磁极永磁游标电机（Double-Layer Permanent Magnets Vernier Motor,DLPMVM）。DLPMVM电机在随后的仿真验证中满足永磁电机高功率密度、高效率和高可靠性的同时,通过独特的极槽配比和结构设计,产生磁场调制效应,形成了低速大转矩和低转矩脉动的显著特性。针对DLPMVM电机建立参数化模型,以输出转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化目标。通过参数敏感度分析,将11个变量分为强敏感层和不敏感层,强敏感层参数采用多目标遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithms,NSGA-Ⅱ）寻优,基于多目标优化结果,对不敏感层进行单目标寻优,最终得到电机优化模型。采用有限元分析方法对DLPMVM电机初始模型和优化模型进行电磁性能的分析比较。深入分析了DLPMVM电机基本的电磁特性,如磁场分布、气隙磁密、永磁磁链和空载反电动势、转矩特性、电感特性、运行特性、转子应力等,验证了所提电机设计的合理性和电机优化设计的有效性。阐述了温度场的热传导、热对流、热辐射的基本原理,分析了电机内热源,并最后对DLPMVM电机进行了温度场有限元仿真,验证了电机运行的可靠性。